1、 第五章 國外鐵路CTC應用 n CTC在國外高速鐵路、客運專線、城市鐵路等領域得到了廣泛的應用。美國、日本、德國等國家的鐵路均采用了以CTC為基礎的行車指揮自動化系統，基本實現了以安全為前提，集列車運行管理、調度監督、機車車輛監控及旅客信息服務等功能為一體的運輸管理現代化。對比分析他們的經驗，對于我國CTC條件下的運輸組織模式研究將是有益的借鑒。25.1美國美國CTC系統系統 美國I級鐵路公司目前有7家，但真正具有支配能力的只有4家，即中西部的UP和BNSF，東部的CSX和NS。這里分別選取應用CTC系統的BNSF和未應用CTC的NS進行對比分析。 BNSF即“柏林頓北方圣塔菲公司”，營業里

2、程52300 km,其中34000 km線路是由CTC系統控制。BNSF公司的CTC是集成在行車指揮自動化系統列車管理及調度系統（TMDS）中的一個子系統，主要包括運輸決策支持系統、計算機輔助調度系統和車站計算機聯鎖系統等，通過有線或無線網絡構成一個有機整體。 運輸指揮時，計劃調度員首先運用運輸決策支持系統做列車運行計劃、機車及乘務員運用計劃、站線使用計劃、編組站作業計劃，通過TMDS將計劃傳給其他相關的調度崗位。其中同車站調車作業相關的計劃傳給計算機輔助調度系統，由調度長運用該系統制定相應的調車方案。 列車調度員根據每天日班計劃和列車運行的實際情況，制定4至6小時內的列車運行階段計劃，通過有

3、線和無線專用網絡，傳給站場的計算機聯鎖系統，遠程控制列車按計劃運行。凡納入公司調度集中控制的車站、機車都實現作業的自動指揮和控制。車站控制終端通過網絡接受列車調度員的命令，控制列車進路的排列和執行列車甩掛車作業，列車通過無線網絡接收調度命令。BNSF公司已有70多臺機車安裝了全球定位系統，實現了列車的精確定位和實時追蹤。 BNSF公司總部設有行車指揮中心(Network Operation Center)，在堪薩斯(KC)、加利福尼亞(SAN)和休斯頓(SP)設有區域調度控制中心。行車指揮中心設有85個行車調度臺，每個行車調度臺負責480-500 km的線路，實時指揮所轄線路上全部列車的實際運

4、行；75個工、電、通信、信息維護調度臺，負責線路維修、電力供應、信息系統的維護管理等工作。每個區域調度中心大約控制2000 km線路，接受行車指揮中心的領導和統一指揮。 nNS即“諾福克南方公司”，經營范圍跨越美國東部22個州、哥倫比亞區以及加拿大安大略湖省，線路連接20個港口。NS公司沒有使用CTC，采取調度集中統一指揮和分散控制相結合的方式，即由調度中心統一集中調度指揮；列車調度計劃下達后，由下設的路局(Division)分區域、劃片實施執行。調度中心有400多名調度員，集中統一編制公司的列車運行計劃、機車運用計劃和施工限速計劃等。每個路局設置一個調度分中心，設有總調度長、值班主任、助理值

5、班主任和調度員，按照調度中心下達的日班計劃和列車調整計劃，控制區域內列車的運行。n可以看出，在BNSF，使用CTC對列車作業進行遠程集中控制，但是并沒有包括對編組站作業的控制；而在未應用CTC的NS，對作業的控制仍是分散進行 5.2德國CTC系統 n德國鐵路約有4萬公里線路，實行網運分離，調度指揮由德國鐵路股份公司(DB)下設的路網公司負責。DB設置1個中央調度指揮中心（法蘭克福）和7個調度指揮分中心（柏林、漢諾威、杜伊斯堡、法蘭克福、卡爾斯魯厄、慕尼黑和萊比錫）。所有中心都由通信系統連接起來，形成統一調度，在進行具體指揮工作時，實行分級管理。n法蘭克福調度指揮中心是一個涵蓋鐵路、輕軌鐵路和地

6、鐵的綜合運輸指揮中心，它指揮跨區域、國際間的客貨列車運行，同時協調7個調度指揮分中心之間的關系。n調度指揮分中心則負責管轄區域內的日常運輸指揮工作。分中心設置運輸指揮中心和運行控制中心。運輸指揮中心包括運營調度、客運調度、貨運調度以及信息服務系統，所有運輸調度指揮信息的處理和傳輸都由計算機網絡來實現，而且系統能夠自動記錄調度人員的工作情況，并統計其工作量。由于實現了信息共享，各級調度人員和管理人員均可通過調度指揮信息系統了解所有客貨列車出發、運行和到達情況，以及晚點等事故原因，掌握列車的動態實時信息。運行控制中心主要實現遠程控制功能，為集中控制、運輸自動化和運輸優化服務，同時也實現運輸能源監控

7、、運輸過程監控、基礎設施監控、列車乘務管理和調車管理等功能。目前仍在使用的舊系統可以實現對線路的遠程控制，正在建設的新系統中車站也被納入。 DB的調度指揮系統在實現運輸指揮功能的基礎上，同時也具有一定程度的自動調度功能。自動調度的工作過程從制定管理計劃開始，系統根據管理計劃制定目標時間表，通知調度員，并進行沖突檢測。當運行受到干擾、時間表進行修改、列車實際狀態發生變化時，都要再進行沖突檢測。如果發現沖突，基于知識、經驗和技術操作規則，自動制定多個解決方案給調度員，調度員確定一個方案，接下來進行模擬試驗，發現問題繼續調整。模擬試驗完成后，形成旅客信息系統，同時形成預測時間表，繼續進行沖突檢測，直

8、到沒有沖突為止。最后由時間表進行自動路徑設置，并遠程控制聯鎖設備。車地間通信通過地面電纜和信息點設備實現。線路上每隔一定里程設置地面信息點，列車通過各信息點的速度、時間由信息點設備記錄,通過電纜傳輸到調度中心,調度中心發布的各種命令和自動控制信息也是通過地面電纜傳輸到信息點上，通過信息點傳輸到過往的機車上。n 在DB的調度系統下，實現了干線行車指揮集中化，由調度中心操縱近百公里范圍內的所有信號、道岔。但是對于支線和車站作業組織，采取的是地域化指揮。例如在偏遠支線，取消固定信號，利用無線電行車方式(FFB)，即司機與指揮中心聯系后，由司機現地操縱道岔。對于車站作業組織，則采用調車機車遙控裝置，使

9、司機和調車員的工作集為一身。nDB目前正在建設新的調度指揮系統，圖XX對比了兩系統調度指揮流程的區別，從中可以看出，對列車運行進行集中自動控制的程度得到了進一步加強。5.3 日本CTC系統 n日本鐵路營業里程約2.7萬公里，客運高度發達。運行管理方面, 主要采用列車調度集中控制裝置。自1964年10月新干線開通至今，一直采用CTC集中管理方式，列車運行全部由中央綜合指令室集中控制, 由計算機根據列車實時運行狀況自動組織和排列進路。n日本國鐵在運輸管理體制上是三級管理,即總社支社車站。列車運行圖基本上是以總社為主編制的。新干線為客運專線, 既有線有些客貨混跑。貨運公司采用向客運公司租線的方式開行

10、貨運列車。貨運列車納入到總社的列車運行圖。n由于日本鐵路主要是以客運為主, 所以在主要干線上, 大都采取了依據日期、時段的不同客流需求來制定不同的列車運行圖, 基本圖分為平日圖(星期一 星期五)、周末圖。運行圖的主要特點有:n一是列車密度大, 追蹤時間短。1997 年東海道山陽新干線440 列/d, 其中東海道新干線為285 列/d, 最小追蹤間隔時間為2 m in, 東京車站最多發車12 列/h, 最大輸送實績為73 萬人次/d; 東北上越、長野新干線合計為305列/d, 東京站最多發車列數15 列/h, 最小追蹤間隔也為2 m in, 這均是當前世界第一的高密度和大運量。n二是實施計算機全

11、過程管理和控制。借助于CTC,根據當日指令和實時信息自動實現列車運行調整。在指令所, 可以隨時監控每列列車運行狀況和每個車站進路準備情況, 隨時調出1 分格或2 分格的實績圖, 必要時, 人機對話, 輸入新指令, 由計算機完成, 其指揮手段非常先進。同時，不斷改進運輸組織，固定列車到發的股道、站臺，固定列車停車位置，減少旅客移動。n隨著列車運行密度不斷提高，線路里程和車站數量不斷增加，已經經歷了COMTRAC和COSMOS兩代調度集中系統。nC0MTRAC系統包括運行圖生成與變更、車輛與乘務員運用、列車運行控制、列車運行監視、旅客信息等運營管理功能以及電力調度、車輛運用管理、接觸網、線路狀態檢

12、查、災害監測(地震、風冰、雨、雪、滑坡)等安全功能，是一個功能較為完備的復雜系統。 COSMOS系統功能更為強大，集行車控制、電力控制、車輛運用管理、運行圖生成及變更、信息系統(災害信息、旅客信息等)、維修作業管理、車站作業管理等功能于一體，將幾乎所有與鐵路運營有關的子系統都掛接在中央局域網(LAN)上，使開放運營的鐵路系統在信息傳輸上形成相對的閉環系統，是現代控制技術與計算機技術、網絡技術的有機結合。日本的CTC對于列車類別的多樣化，線路相互連接等的復雜的運用形態之中，為了確保安全穩定的運輸和對應客貨運輸需求的多樣化，在列車的集中監視，運行管理，網絡管理到信號保安的系統整體的設計到制造等各方

13、面具備優勢。分散自律的CTC系統按照區段的規模，列車運行密度，運用形態來提供各種技術。其特點是，各子系統由模塊體系構成，各個子系統都可以單獨運作， 能夠分段進行系統擴展和升級。分散自律分散自律CTC系統系統信息類信息類信號類信號類運行管理運行管理穩定運輸改善客貨服務改善鐵路經營網絡網絡分散自律分散自律CTC系統系統車站的數量多多區段的運行密度高密度高密度低密度低密度少少第3層以列車調整計劃來進行大規模車站控制第2層列車自動進路控制，運行調整第1層 列車集中監視控制分散自律分散自律CTC系統系統配合區段規模和運用形態的技術配合區段規模和運用形態的技術第2層列車自動進路控制，運行調整，中央自動控制

14、方式第3層以中央運輸指令管轄來進行大規模車站控制的大規模分散自律方式第1層列車集中監視控制(手動控制)，中央手動或簡易控制方式通過運行圖進行通過運行圖進行自動控制自動控制運行圖制作裝置運行管理運行管理中央裝置中央裝置 其他區段連接裝置其他區段連接裝置運行狀況運行狀況服務器服務器系統監視臺系統監視臺遙控維護終端遙控維護終端控制臺控制臺運行調整臺運行調整臺運行調整臺控制臺顯示臺運輸指令臺運輸指令臺0.1 0.1 構成圖構成圖控制類控制類EthernetEthernet 2 2重化重化運行圖類運行圖類EthernetEthernet運輸類運輸類EthernetEthernet車站自律機車站自律機電子

15、聯鎖電子聯鎖 普通普通 07:04 07:04 行行列車接近列車接近旅客指南旅客指南其他區段系統進行信息傳遞小/中規模車站小/中規模車站小/中規模車站大規模車站基干網絡信息終端第3層以中央運輸指令管轄進行大規模車站控制以區段全體為對象的列車群管理以區段全體為對象的列車群管理網絡中央裝置網絡中央裝置車站自律機車站自律機電子聯鎖電子聯鎖車站自律機車站自律機電子聯鎖電子聯鎖車站自律機車站自律機電子聯鎖電子聯鎖旅客指南旅客指南旅客指南旅客指南旅客指南旅客指南構成圖（調度中心）構成圖（調度中心）運行圖制作裝置運行管理中央裝置 其他區段連接裝置運行狀況服務器系統監視臺遙控維護終端運行調整臺控制臺顯示臺運輸

16、指令臺控制類Ethernet運行圖類Ethernet運輸類Ethernet其他區段系統進行信息傳遞基干網絡信息終端以區段全體為對象的列車群管理網絡中央裝置構成圖（車站）構成圖（車站）車站自律機車站自律機電子聯鎖電子聯鎖旅客指南旅客指南小/中規模車站小/中規模車站小/中規模車站大規模車站基干網絡第3層以中央運輸指令管理進行大規模車站控制車站自律機車站自律機電子聯鎖電子聯鎖車站自律機車站自律機電子聯鎖電子聯鎖車站自律機車站自律機電子聯鎖電子聯鎖旅客指南旅客指南旅客指南旅客指南旅客指南旅客指南網絡中央裝置0.2 0.2 列車集中監視控制（第列車集中監視控制（第1 1層）層）列車集中監視.第1層）網絡

17、裝置顯示臺控制臺系統監視臺運行圖制作裝置運行調整臺運行管理中央系統統中央和車站間的信息傳送通道（狀態信息，控制信息）列車運行狀況監視 列車在線狀態集中顯示從車站個別畫面輸入車次，進行信號機的手動控制裝置的狀態監視，裝置的轉換， 日報信息收集運行圖制作，合理性檢查，掉頭，分割合并的制作運行圖顯示，運行圖變更，運行圖預測，實績管理進路控制裝置（列車的矛盾判斷，問訊，警報）自動進路控制（第2層）子系統名稱概要1/25(月) 19:15:30操作結果 1 9:15:30 2 9:15:15警報関連 確認問関連 送信 姉崎(nnnKnnnM )五井(nnnKnnnM )長浦(nnnKnnnM )自動上線

18、閉駅扱雨量落石時素線閉線閉81R82RNNNNXNNNNX上下4L6L3R2R1LA1LC7RC7RD設定復位取消(A)(B)(C)自動下(d)回回91249124M M024024単単 246 246 010010試試94689468M M00300390049004M M012012附加運行圖列車集中監視自動進路控制能 夠 進 行 分 段 構 筑能夠進行自動進路控制能夠進行列車的延遲監視表示卓表示卓控制臺控制臺監視臺監視臺指令的運行監視用屏幕監視區段全體的屏幕追蹤列車，并顯示在線位置，車次，現場的設備狀態等，進行區段 全體的在線監視。 數個車站集中顯示在同一屏幕上，故幾臺監視器就可以顯示

19、區段全體。 因此也可以節省指令中心的空間。指令操作屏幕選擇車站，顯示該車站的個別畫面。手動進行進路設定。也可輸入和變更車次。顯示各裝置的狀態管理控制臺的操作履歷收集各裝置的日報信息也可收集車站裝置的日報信息分散自律控制每1屏幕顯示3到12個左右的車站列車集中監視控制（第列車集中監視控制（第1 1層）層）列車集中監視.第1層）網絡裝置顯示臺控制臺系統監視臺運行圖制作裝置運行調整臺運行管理中央系統中央和車站間的信息傳送通道（狀態信息，控制信息）列車運行狀況監視 列車在線狀態集中顯示從車站個別畫面輸入車次，進行信號機的手動控制裝置的狀態監視，裝置的轉換， 日報信息收集運行圖制作，合理性檢查，掉頭，分

20、割合并的制作運行圖顯示，運行圖變更，運行圖預測，實績管理進路控制裝置（列車的矛盾判斷，問訊，警報自動進路控制（第2層）子系統名稱概要列車集中監視控制（第列車集中監視控制（第1 1層）層）附加運行圖列車集中監視自動進路控制能夠進行分段構筑能夠進行自動進路控制能夠進行列車的延遲監視分散自律控制列車集中監視控制（第列車集中監視控制（第1 1層）調監屏層）調監屏顯示臺顯示臺指令的運行監視用屏幕監視區段全體車站的屏幕追蹤列車，并顯示在線位置，車次，現場的設備狀態等，進行區段全體的在線監視。數個車站集中顯示在同一屏幕上，故幾臺監視器就可以顯示區段全體。因此也可以節省指令中心的空間。每1屏幕顯示3到12個左

21、右的車站表示卓表示卓表示卓表示卓列車集中監視控制（第列車集中監視控制（第1 1層）控制臺層）控制臺1/25(月 ) 19:15:30操 作 結 果 1 9:15:30 2 9:15:15警 報 関 連確 認問 関 連送 信 姉 崎(nnnKnnnM)五 井(nnnKnnnM)長 浦(nnnKnnnM)自 動 上線 閉駅 扱雨 量落 石時 素線 閉線 閉81R82R NNNNX NNNNX上 下 4L6L3R2R1LA1LC7RC7RD設 定復 位取 消(A)(B)(C)自 動 下(d)回回 9 91 12 24 4M M0 02 24 4単単 2 24 46 6 0 01 10 0試試 9 9

22、4 46 68 8M M0 00 03 3 9 90 00 04 4M M0 01 12 2控制臺控制臺指令操作屏幕選擇車站，顯示該車站的個別畫面。手動進行進路設定。也可輸入和變更車次。列車集中監視控制（第列車集中監視控制（第1 1層）監視臺層）監視臺監視臺監視臺顯示各裝置的狀態管理控制臺的操作履歷收集各裝置的日報信息也可收集車站裝置的日報信息0.30.3 列車自動進路控制，運行調整列車自動進路控制，運行調整( (第第2 2層層) )A車站1R2R后發先發01列車02列車先后出發判斷B車站02列車01列車11R12L交叉判斷自動進路控制自動進路控制以運行圖進行自動進路控制。列車晚點時通過矛盾判

23、斷來進行自動判斷，或通過問訊和顯示警報，由中央運輸指令員進行判斷。順序判斷 矛盾判斷堵塞判斷 列車接發等候判斷交叉順序判斷 先后出發判斷未到達警報 .未出發警報運行調整臺運行調整臺計劃運行圖實績運行圖預測運行圖線運行圖變更列車的時間變更列車的順序變更臨時列車的設定，運休，復開列車停開，區間封鎖參考區段全體的運行圖來進行運行調整(修改運行圖)。對有變動的運行圖進行合理性檢查，確認不存在矛盾。通過實績管理可以進行遲延傾向等的統計管理。列車自動進路控制列車自動進路控制( (第第2 2層層) )自動進路控制自動進路控制以運行圖進行自動進路控制。列車晚點時通過矛盾判斷來進行自動判斷，或通過問訊和顯示警報

24、，由中央運輸指令進行判斷。順序判斷.矛盾判斷堵塞判斷. . 列車接發等候判斷交叉順序判斷. 先后出發判斷未到達警報 . .未出發警報列車自動進路控制列車自動進路控制( (第第2 2層層) )A車站1R2R后發先發01列車02列車先后出發判斷B車站02列車01列車11R12L交叉判斷運行調整運行調整( (第第2 2層層) )運行調整臺運行調整臺計劃運行圖實績運行圖預測運行圖線運行圖變更列車的時間變更列車的順序變更臨時列車的設定，運休，復開列車停開，區間封鎖參考區段全體的運行圖來進行運行調整(修改運行圖)。對有變動的運行圖進行合理性檢查，確認不存在矛盾。通過實績管理可以進行遲延傾向等的統計管理。運

25、行調整運行調整( (第第2 2層層) )0.4 0.4 通過中心輸送指令管轄進行大規模車站控制通過中心輸送指令管轄進行大規模車站控制( (第第3 3層層) )以往的中央集中型CTC系統把大規模的車站作為系統控制對象之外，即在車站進行控制。大規模車站存在跨區段的直通運行，車輛的分割合并， 調換，牽入牽出，留置等復雜的操作，很難從中央系統進行控制。. 但是近年來，隨著列車類型的多樣化和輸送能力的增強，從中央運輸指令進行的區段全體管理勢在必行。通過中央運輸指令管轄進行大規模車站控制，可以滿足以上的需求并且可以實現業務的高效率和統一管理。在此簡單地介紹一下。通過中心輸送指令管轄進行大規模車站控制通過中心輸送指令管轄進行大規模車站控制( (第第3 3層層) )運行管理中央裝置運行管理中央裝置運行圖制作裝置運行圖制作裝置車站車站旅客指南系統旅客指南系統（計劃運行圖）（運行圖變更）運行調整臺 車站中央運行圖信息的統一管理通過中心輸送指令管轄進行大規模車站控制通過中心輸送指令管轄進行大規模車站控制( (第第3 3層層) )在中央進行列車控